WebKnossos：用于3D电子显微镜数据的注释工具

时间：2021-07-03 14:52:25 来源：

细胞的例证从脑皮质的重建在飞行模式中重建。

研究人员开发了重建软件，使他们能够以前所未有的速度飞过大脑组织，获得约10倍的加速度，以便在ConnectMics中进行数据分析。

在Connectomics中工作的科学家们在大脑中重建神经元网络的研究领域，旨在完全绘制哺乳动物脑中的数百万或数十亿神经元。尽管电子显微镜令人印象深刻，Connectomics的关键瓶颈是数据分析所需的人工劳动量。Max Planck大脑研究院的研究人员在德国法兰克福，现在已经开发了重建软件，使研究人员能够以前所未有的速度飞过大脑组织。与启动公司一起扩展的思维，他们创建了Webknossos，它将研究人员转变为脑飞行员，获得约10倍的加速，用于ConnectMics中的数据分析。

数十亿个神经细胞正在我们的大脑内并行工作，以达到令人印象深刻的假设，预测，检测，思考。这些神经元形成高度复杂的网络，其中每个神经细胞与约一千次传达。信号沿着超薄电缆发送，称为轴突，从每个神经元发送到大约一千个粉丝。

只有由于最近的电子显微镜的发展，研究人员才能旨在详细绘制这些网络。然而，对这种图像数据的分析仍然是ConnectMics中的关键瓶颈。最有趣的是，即使是今天最好的基于计算机的分析方法，人类的注释者仍然优于优势。科学家必须结合人员和机器分析，以了解从电子显微镜获得的这些巨大的图像数据集。

虚拟飞行穿过大脑

MAX Planck脑大脑研究所主任莫里茨Helmstaedter领导的研究小组现已发现了一种新颖的高效方法，以便在这种intuiliv的方式中向浏览器呈现这三维图像，以至于人类可以沿着最大速度飞行大脑中的电缆。每小时实现前所未有的1,500微米，人类注释器仍可检测轴突的分支点和曲折路径（Berning等。自然方法，2017）。

“通过寒冷的丘陵村，在100英里/小时的赛车上举行赛车，”Helmstaedter比较。研究人员认为，这种飞行速度是最大的人类可以实现在脑组织的3D电子显微镜数据中 - 由于可视化以脑飞行员为中心，就像在平面中一样，转向高度优化用于自主视航。当与基于计算机的图像分析结合时，Connectomics中数据分析的人类部分现在可能最大化，比以前更快地大约10倍。

这种成功的一个关键先决条件是发展有效的数据传输和飞行路径预测。Webknossos软件是与德国波茨坦的电脑科学初创公司密切合作开发的，称为可扩展思想。在五年的合作中，可以在线数据可视化中使用的灰度大脑数据的不寻常任务是挑战和奖励，诺曼罗兹佩卡（Norman Rzepka）和公司联合创始人之一诺曼鲁兹佩卡说。

在其最大值的人体数据分析中，研究人员现在回到了优化了分析的计算机部分 - 使得贵重人类时间最有效地用于我们的科学问题。只有当机器和人类最佳地合作时，Connectomics只能在今天的神经科学中茁壮成长。

出版物：Kevin M Boergens等，“WebKnossos：Connectomics的高效在线3D数据注释，”自然方法（2017）DOI：10.1038 / nmeth.4331

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